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【科普】一文读懂风力发电原理

发布时间:2025-01-12 23:50人气:

  年平均风速在5m/s以上,30m高处的有效风力时数在6000h以上,有效风能密度在240w/m^2以上时才适合建设大型风电场。其实,影响风能质量的因素有年平均风速、平均风功率密度、风频分布、有效风速可利用小时数、风向稳定度等。

  风向稳定不仅可以增大风能利用率,还可以延长风机寿命。风力发电场湍流程度要小。风是随机的,并受场地表面粗糙度和附近障碍物的影响。风场湍流的形成一般是由于风道过于粗糙、或者因障碍物而产生的风速及风向的急剧变化而引起的。它不仅会影响风力发电机的出力,还会使风力发电机产生振动和受载不均,降低风力发电机使用寿命,严重时还会造成桨叶飞出的事故。

  社会自然条件、风力发电场址的地势要较平坦,地质条件要好,以便进行土建施工。

  如:靠近现有的10KV和66KV变电所和线路,以减少电PG电子游戏 PG电子官网能损耗和送出工程的费用。尽量少占耕地,减少生态破坏。

  风电场的建设一般会对飞禽及鸟类正常生活和迁徙有影响,为保护生态,场址应尽量避开鸟类飞行路线、候鸟及动物栖息地等,远离自然保护区、军事设施、人口密集地区等。

  海上风电选址要求:根据国家能源局和国家海洋局联合印发的《海上风电开发建设管理暂行办法实施细则》进行实施。例如:海上风电场原则上应在离岸距离不少于10公里、滩涂宽度超过10公里时海域水深不得少于10米的海域布局。在各种海洋自然保护区、海洋特别保护区、重要渔业水域、典型海洋生态系统、河口、海湾、自然历史遗迹保护区等敏感海域,不得规划布局海上风电场等。

  转子叶片:捉获风,并将风力传送到转子轴心。现代 600 千瓦风力发电机上,每个转子叶片 的测量长度大约为 20 米,而且被设计得很像飞机的机翼。轴心:转子轴心附着在风力发电机的低速轴上。

  风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代 600 千瓦风力发电机 上,转子转速相当慢,大约为 19 至 30 转每分钟。轴中有用于液压系统的导管,来激发空气 动力闸的运行。齿轮箱:齿轮箱左边是低速轴,它可以将高速轴的转速提高至低速PG电子 PG平台轴的 50 倍。高速轴及其机械闸:高速轴以1500转每分钟运转,并驱动发电机。它装备有紧急机械闸,用于空气动力闸失效时,或风力发电机被维修时。

  发电机:通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风力发电机上,最大电力输出通常为500至1500千瓦。

  借助电动机转动机舱,以使转子正对着风。偏航装置由电子控制器操作,电子控制器可以通过风向标来感觉风向。通常,在风改变其方向时,风力发电机一次只会偏转几度。

  包含一台不断监控风力发电机状态的计算机,并控制偏航装置,为防止任何故障(即齿轮箱或发电机的过热),该控制器可以自动停止风力发电机的转动,并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。液压系统:用于重置风力发电机的空气动力闸。

  包含一个风扇,用于冷却发电机。此外,它包含一个油冷却元件,用于冷却齿轮 箱内的油。一些风力发电机具有水冷发电机。

  风力发电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势,因为离地面越高,风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔,也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全。因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。

  “垂直轴式风机”――转动轴与地面垂直,设计较简单,叶轮不必随风向改变而调整方向。

  目前主流风机的单机容量从1.5兆瓦到10兆瓦不等,未来可能会更大,相对来说小容量的都在陆地上,大容量的都在海里。当然,容量越大,同等情况下发电越多。

  以2兆瓦的风力发电机组为例:叶片长50-60米左右,以额定转速运行,转动一圈约4秒钟,叶尖速度可达280多公里/时,堪比高铁速度,叶轮转动一圈约发2.2度电。

  风能是一种干净的自然能源,没有常规能源(如煤电,油电)与核电会造成环境污染的问题。平均每装一台单机容量为1兆瓦的风能发电机,每年可以减排2000吨二氧化碳(相当于种植1平方英里的树木)、10吨二氧化硫、6吨二氧化氮。风能产生1兆瓦小时的电量可以减少0.8到0.9吨的温室气体,相当于煤或矿物燃料一年产生的气体量。而且风机不会危害鸟类和其它野生动物。

  在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下,风能作为一种高效清洁的新能源有着巨大的发展潜力。

  全球变暖对鸟类存在致命影响。《科学》期刊上的一项研究指出,受气候PG电子 PG平台变化、栖息地减少等主要原因影响,自1970年来,北美洲鸟类数量减少了约29%,相当于近30亿只。

  在过去100年中,美国莫哈韦沙漠的温度上升了大约2℃,气候变暖让鸟类的种群丰富性急剧衰减。英国《皇家学会生物学分会学报》论文称,气候变化正在影响鸟类免疫系统,致使鸟类出现新的疾病。

  依据国际可再生能源署(IRENA)和国际能源署(IEA)的情境分析,全球每年至少需要新增180GW风电装机,才能实现将温升控制在相对于工业化前水平2℃以内。

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